синтезом пространства и времени должны быть лишены права на истинное описание физического мира[206].
Иными словами, геометрические построения специальной теории относительности, основанные на предпосылке о постоянстве скорости света, являются ошибочными, так как выходят за рамки свидетельств, предоставляемых в их поддержку, или, как в случае с экспериментом Саньяка, противоречат им.
Но как же быть с общей теорией относительности, которая вроде бы так хорошо работает вместе со своей геометрической концепцией об искажении пространства телами с большой массой и подтверждается наблюдением предсказанного изгиба световых лучей, проходящих в непосредственной близости от Солнца? Хотя эта концепция кажется правильной, эта «правильность», наверное, в меньшей степени является результатом наблюдений, чем многочисленных повторений. Если достаточно часто повторять одну и ту же парадигму, то начинаешь верить в нее и интерпретировать наблюдения на этой основе. Но дело в том, что общая теория относительности не объясняет, каким образом тела с большой массой искажают пространство; она лишь утверждает, что это происходит.
Не кто иной, как Никола Тесла высказался на эту тему в 1932 году:
Я считаю, что пространство не может быть искривлено по той простой причине, что оно не имеет свойств… О свойствах мы можем говорить лишь в том случае, когда имеем дело с веществом, заполняющим пространство. Говорить о том, что в присутствии крупных тел пространство становится искривленным, равнозначно тому, чтобы утверждать, будто нечто может влиять на ничто. Я, например, отказываюсь поставить свою подпись под таким мнением[207].
Похоронный звон для общей теории относительности раздался в 1991 г. после эксперимента, проведенного учеными Корнуэллского университета. «Их компьютерные симуляции показали, что, если очень большая масса продолговатой формы коллапсирует внутрь себя, это приведет к образованию веретенообразной гравитационной сингулярности с бесконечной энергией (черной дыры), края которой будут простираться за пределы центрального невидимого региона. Такая голая сингулярность будет излучать в окружающее пространство бесконечное количество энергии: абсурдный результат, фатальный для общей теории относительности»[208].
Книга Ника Герберта «Квантовая реальность: за пределами новой физики — введение в метафизику и смысл реальности», возможно, является лучшим однотомным введением в предмет для обычных читателей, и в этом разделе я буду часто обращаться к ней.
Давайте начнем с простого вопроса, который фактически стоял у колыбели квантовой механики. Почему раскаленное железо светится красным? Как можно рассчитать свечение тела, нагретого до той или иной температуры?
В 1900 году, в начале нового века, Макс Планк, который вопреки совету своего учителя получил степень в области физики, а не музыки, занялся загадкой «черного тела». В качестве упрощающей предпосылки он решил, что частицы вещества не будут колебаться хаотичным образом; он принудительно ограничил их колебания частотами, подчинявшимися этому простому правил):
где
…Планк обнаружил, что он получает то же самое голубое свечение, как и любой другой, когда
Следующий этап наступил после публикации статьи Альберта Эйнштейна о фотоэлектрическом эффекте[210].
Фотоэлектрический эффект — это простой феномен, который проявляется, когда свет попадает на очень тонкий лист металла и выбивает из него электроны. Эйнштейн доказал, что электроны вылетают из металла дискретными квантами, соответствовавшими постоянной Планка. Это означало, что помимо волновых свойств свет также обладает характеристиками частицы.
Для света с заданной частотой колебаний энергия выброшенного электрона всегда одинакова как для самого слабого света, так и для самого сильного луча. Когда луч более мощный, вылетает больше электронов, но все они обладают одинаковой энергией…
Если вы хотите, чтобы свет сообщал больше своей энергии выброшенным электронам, увеличение его интенсивности ни к чему не приведет. Вместо этого вы должны увеличить его частоту. Энергия света очевидным образом зависит от его цвета, а не от интенсивности. Синий (высокочастотный) свет сообщает электронам большую энергию, чем красный (низкочастотный) свет[211] .
Эти частицы света были названы «фотонами». Таким образом, возник новый парадокс: в некоторых ситуациях свет вел себя как волна, а в других — как частица[212].
Следующий фрагмент головоломки был обнаружен Д. Бройлем. Его аргумент, по сути дела, сводился к тому, что если свет проявляет качества частицы, то частицы вещества «могут также обладать волновыми свойствами»[213]. В своей оценке этого этапа развития теоретической физики Херберт обращается непосредственно к центральному вопросу о природе реальности, стоящей за квантовой механикой.
Начинало складываться впечатление, что все состоит из одной субстанции — назовем ее «квантовой субстанцией», — сочетающей свойства волны и частицы в особом квантовом стиле. Размывая границу между веществом и энергетическим полем, квантовые физики воплощали в жизнь мечту древних греков, предполагавших, что за множеством внешних форм мир в конечном счете состоит из одной и той же субстанции[214].
Но тайна квантовой механики лишь углубляется при дальнейших попытках ответить на вопрос, существует ли такая «окончательная реальность» на самом деле. Это становится ясно, когда мы рассматриваем взаимосвязь между математической моделью и реальностью, которую она моделирует.
Квантовая теория — это метод математического представления квантового вещества; модель мира, выполненная в символах. То, что происходит в математических построениях на бумаге, происходит с квантовым веществом во внешнем мире. Квантовая теория должна включать как минимум следующие разделы: (1) некую математическую величину, обозначающую квантовое вещество; (2) закон, описывающий, каким образом это квантовое вещество претерпевает изменения; (3) правило соответствий, описывающее перевод теоретических символов во внешние процессы[215] .
